JP2007255665A - 減速機構及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤの作動トルク及びトルク変動の減少による動力伝達性能を向上すること。
【解決手段】従動ギヤ（ウォームホイール１２）の歯の表面粗さは、図（ａ）に示すように、スキューネスＲｓｋ−０．８以下のプラトー状態（山が平坦で谷が深い状態）に設定してある。好適には、図（ｂ）に示すように、従動ギヤ（ウォームホイール１２）の中心線平均粗さＲａは、０．９μｍ以下に設定してある。従って、歯面の深い谷部は、油溜まりとなり、潤滑性が向上し、その結果、作動トルクを減少させる。また、歯面表面の平坦な山部は、ギヤの接触面圧を緩和し、その結果、作動トルクを減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤの作動トルク及びトルク変動の減少による動力伝達性能を向上した減速機構、及び、ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して減速機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達する電動パワーステアリング装置に関する。

自動車の操舵系では、外部動力源を用いて操舵アシストを行わせる、いわゆるパワーステアリング装置が広く採用されている。従来、パワーステアリング装置用の動力源としては、ベーン方式の油圧ポンプが用いられており、この油圧ポンプをエンジンにより駆動するものが多かった。ところが、この種のパワーステアリング装置は、油圧ポンプを常時駆動することによるエンジンの駆動損失が大きい（最大負荷時において、数馬力〜十馬力程度）ため、小排気量の軽自動車等への採用が難しく、比較的大排気量の自動車でも走行燃費が無視できないほど低下することが避けられなかった。

そこで、これらの問題を解決するものとして、電動モータを動力源とする電動パワーステアリング装置（Electric Power Steering、以下ＥＰＳと記す）が近年注目されている。ＥＰＳには、電動モータの電源に車載バッテリを用いるために直接的なエンジンの駆動損失が無く、電動モータが操舵アシスト時にのみに起動されるために走行燃費の低下も抑えられる他、電子制御が極めて容易に行える等の特長がある。

ＥＰＳでは、ステアリングホイールに印加された操舵トルクに対応して、電動モータから補助操舵トルクを発生して、動力伝達機構（減速機構）により減速して操舵機構の出力軸に伝達するようになっている。

この動力伝達機構（減速機構）として、ウォーム減速機構を用いたＥＰＳでは、電動モータの駆動軸側のウォームに、ウォームホイールが噛合してあり、このウォームホイールは、操舵機構の出力軸（例えば、ピニオン軸、コラム軸）に嵌合してある。

ところで、ところで、特許文献１に於いては、ウォーム減速機構におけるウォームとウォームホイールとの摺接面の潤滑性を良好にして歯表面の摩耗を低減して寿命を長くすることを目的として、ウォームとウォームホイールの互いに摺接する歯表面の少なくともいずれか一方に、油溜まり部が形成してある。

また、特許文献２に於いては、加工費の増大および新たな加工工程の付加をすることなく、歯車の伝達トルクが大きい場合でも歯面の面圧強度を向上させることができる高面圧強度歯車およびその製造方法を提供することを目的として、 噛み合う歯面に、最表面が略菱形状でその略重心位置が最も深くされている略菱形錘状とされている凹状の油溜り部を歯先から歯元にかけて連続的に形成している。この歯面は、被削歯車を回転させる回転テーブルまたはホブ軸を相対的に振動させて形成している。

さらに、特許文献３に於いては、歯面同士が圧接されるとき歯面の間に潤滑剤を保持することができ、歯面の摩耗を低減できるとともに噛合い詰まり時の回転抵抗を低減することができるようにすることを目的として、 歯面に、潤滑剤を保持すべき凹部を設け、歯面間の潤滑性を高めるようにしてある。

さらに、特許文献４に於いては、駆動ギヤと従動ギヤの噛み合いの摩擦を低減し、これに伴う騒音及び操舵性能の悪化を防止することができ、モータの動力伝達効率を向上させることを目的として、電動モータの駆動力を少なくとも金属製の駆動ギヤと樹脂製の従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速するもので、駆動ギヤの軸は２つの軸受によって軸支された減速機構であって、駆動ギヤの歯表面の粗さを、算術平均粗さＲa０.１μｍ以下にしている。また、駆動ギヤの歯表面の硬度をＨv４００以上にしている。
特開平０８−２２６５２６号公報 特開平１１−２６４４５３号公報 特開２００３−０６５４２２号公報 特開２００５−２１４３３９号公報

しかしながら、上述した特許文献１乃至３に於いては、油溜まりは、設けてあるものの、表面が荒れてしまい、歯面が点接触し、面圧が上がり、その結果、作動トルクの減少効果が少ないといったことがある。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、ギヤの作動トルク及びトルク変動の減少による動力伝達性能を向上することができる減速機構及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る減速機構は、電動モータの駆動力を少なくとも金属製の駆動ギヤと樹脂製の従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構において、
前記従動ギヤの歯の表面粗さは、スキューネスＲｓｋ−０．８以下のプラトー状態（山が平坦で谷が深い状態）に設定してあることを特徴とする。

好適には、前記従動ギヤの中心線平均粗さＲａは、０．９μｍ以下に設定してある。

本発明に係る減速機構は、電動モータの駆動力を少なくとも金属製の駆動ギヤと樹脂製の従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構において、
前記駆動ギヤの歯の表面粗さは、プラトー状態に設定してあることを特徴とする。

好適には、前記駆動ギヤの中心線平均粗さＲａは、０．１μｍ以下に設定してある。

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、前記駆動ギヤと従動ギヤは、ウォームとウォームホイールであり、
ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して、請求項１乃至４の何れか１項に記載の減速機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする。

好適には、前記ウォームを、前記ウォームホイールに近付ける方向に、押圧して予圧する予圧機構が設けてある。

本発明によれば、歯面の深い谷部は、油溜まりとなり、潤滑性が向上し、その結果、作動トルクを減少させる。また、歯面表面の平坦な山部は、ギヤの接触面圧を緩和し、その結果、作動トルクを減少させる。従って、ギヤの作動トルク及びトルク変動の減少による動力伝達性能を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る減速機構及び電動パワーステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。

図１に示すように、ウォーム１１は、その両端部に於いて、電動モータ１０に近い側のモータ側軸受１５と、電動モータ１０から離れた側の反モータ側軸受２３とにより、回転自在に支持してある。

また、ウォーム１１は、電動モータ１０の駆動軸１０ａに、スプライン嵌合してある。

モータ側軸受１５は、ウォーム１１に一体に設けたフランジ１６と、ウォーム１１の端部に固定したナット１７との間に、それぞれ、圧縮された一対のゴムダンパー１８，１８を介して、ウォーム１１と同芯になるように、弾性支持してある。これにより、ウォーム１１は、ゴムダンパー１８の弾性範囲内で、モータ側軸受１５に対して、軸方向に移動可能である。

ウォーム１１をウォームホイール１２に近付ける方向に、ウォーム１の反モータ側端部を押圧して予圧する予圧機構２０が設けてある。

即ち、ウォーム１１の大径部２１に、ブッシュ２２、反モータ側軸受２３、及びホルダー２４が嵌合してあり、ウォーム１１の小径部２５に、予圧パッド２６が設けてあり、その外周面に、捩りコイルバネ２７が巻回してある。

従って、ウォーム１１の反モータ側端部（小径部２５）を、ウォーム１１をウォームホイール１２に近付ける方向に弾性的に一定の荷重で押圧することができ、噛み合い部のガタ付きを調整することができる。

さて、図２（ａ）は、プラトー表面の模式図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの歯面の中心線平均粗さと作動トルクの関係を示すグラフである。

本実施の形態では、従動ギヤ（ウォームホイール１２）の歯の表面粗さは、図２（ａ）に示すように、スキューネスＲｓｋ−０．８以下のプラトー状態（山が平坦で谷が深い状態）に設定してある。

好適には、図２（ｂ）に示すように、従動ギヤ（ウォームホイール１２）の中心線平均粗さＲａは、０．９μｍ以下に設定してある。

上述したような従動ギヤ（ウォームホイール１２）の歯面を作成するには、例えば、歯面を粗い砥石で加工し、粗すことによって深い溝を形成する。次に、砥粒の細かい砥石で粗くなった歯面の山部を落とすことによって、山が平坦で谷が深い状態を形成する。

以上から、歯面の深い谷部は、油溜まりとなり、潤滑性が向上し、その結果、作動トルクを減少させる。また、歯面表面の平坦な山部は、ギヤの接触面圧を緩和し、その結果、作動トルクを減少させる。従って、ギヤの作動トルク及びトルク変動の減少による動力伝達性能を向上することができる。

また、本実施の形態では、駆動ギヤ（ウォーム１１）の歯の表面粗さは、プラトー状態に設定してある。

好適には、駆動ギヤ（ウォーム１１）の中心線平均粗さＲａは、０．１μｍ以下に設定してある。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

本発明の実施の形態に係る電動パワーステアリング装置の断面図である。 （ａ）は、プラトー表面の模式図であり、（ｂ）は、ウォームホイールの歯面の中心線平均粗さと作動トルクの関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 電動モータ
１０ａ 駆動軸
１１ ウォーム
１２ ウォームホイール
１５ モータ側軸受
１６ フランジ
１７ ナット
１８ ゴムダンパー
２０ 予圧機構
２１ 大径部
２２ ブッシュ
２３ 反モータ側軸受
２４ ホルダー
２５ 小径部
２６ 予圧パッド
２７ 捩りコイルバネ

Claims (6)

1. 電動モータの駆動力を少なくとも金属製の駆動ギヤと樹脂製の従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構において、
   前記従動ギヤの歯の表面粗さは、スキューネスＲｓｋ−０．８以下のプラトー状態に設定してあることを特徴とする減速機構。
2. 前記従動ギヤの中心線平均粗さＲａは、０．９μｍ以下に設定してあることを特徴とする請求項１に記載の減速機構。
3. 電動モータの駆動力を少なくとも金属製の駆動ギヤと樹脂製の従動ギヤの２つのギヤの噛み合わせによって減速する減速機構において、
   前記駆動ギヤの歯の表面粗さは、プラトー状態に設定してあることを特徴とする減速機構。
4. 前記駆動ギヤの中心線平均粗さＲａは、０．１μｍ以下に設定してあることを特徴とする請求項３に記載の減速機構。
5. 前記駆動ギヤと従動ギヤは、ウォームとウォームホイールであり、
   ステアリングホイールに印加された操舵トルクをトルクセンサーにより検知し、この検知した操舵トルクに対応して電動モータから補助操舵トルクを発生して、請求項１乃至４の何れか１項に記載の減速機構により減速し、操舵機構の出力軸に伝達することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 前記ウォームを、前記ウォームホイールに近付ける方向に、押圧して予圧する予圧機構が設けてあることを特徴とする請求項５に記載の電動パワーステアリング装置。

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